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新聞中心
世界上最毒的氣體是什么?
發布時間:2021-04-30        瀏覽次數:243        返回列表
化學家熱愛挑戰

你只要看菟葵毒的分子結構圖,就會相信這個工作真的非常艱鉅。。即使你沒有相關背景,也看得出要把這些復雜的東西接在一起,的確是一項復雜的工程。

菟葵毒沒有重要的用途,這個合成純粹是想要顯示高超的技術,就像憑記憶吟誦圣經,或念出π在小數點後一百萬位一樣。想要進行這類困難的工作,化學家必須找解決各式問題的新方法,而這些方法也恰巧可用來合成出工業、醫藥及科學所需要復雜分子。

制造實用化合物

建構分子是一件大事,這一點大家都認同。在建造文明、改善生活方面,雖然大自然提供許多物質可供選擇,然而它們的種類和供應量,顯然不敷我們日常所需。

長久以來,醫生受益於生物世界,特別是從植物中得到的各色復雜物質,是早已獲得證實的,但是有些疾病沒有或很難找到天然療方,就算找到了效果也很差。

所以很多化學家投身創造「人造物質」的事業,彌補天然物的不足,或提供更便宜或更有效的替代品。

制藥業只是人造合成物質的一個層面而已,但是它卻可能是最好的例子,因為制藥業需要的物質通常極端精致,并且非常難以制造。

在後面的章節中,我們會碰到一些利用現代化學技術制造的,比較簡單的合成分子。它們一般是由小分子為基礎,利用化學反應把小分子相連結或重新排列。我并不想詳細探討這些合成技術,因為它們雖然精巧且復雜,但是老實講,只有化學家才會感興趣。我覺得更有趣味的是,觀察反應得到的分子,有什麼特性與反應傾向。

神奇巴克球

PGM-1600 可燃氣/有毒氣體檢測儀 在本章中,我無論如何都要詳細介紹一個特殊分子的合成法,這個方法合成出的分子,有個奇怪的名稱──「巴克球」(buckminsterfullerene),它因為種種原因而受矚目,而它的鑒定與創造歷程也值得一講。巴克球顯示出科學的重要進展,可能來自意想不到的途徑,也清楚說明為什麼這種往往很無聊的分子建造差事,有時也會激發實驗者最大的熱枕。巴克球寫出了最多彩的化學研究的故事。

我希望讀者會諒解,我把巴克球的故事留做本章節壓軸的苦心。我們需要對分子構造更瞭解,才能體會這個故事。我們不僅要清楚知道,分子究竟是什麼,也要明白當化學家畫分子結構圖時,想要傳達的意思,并瞭解圖中的球和條棒實際上是什麼。

空靈近代物理

世界僅是一種幻象

把近代物理與道教或佛教等東方哲學做類比,在近年來已經成了風氣。雖然這有點像只因兩本書的封面顏色相同,就拿來比較。不過現代科學真的有股這種甲醛檢測味道,它似乎與道教一樣,也提出物質世界只不過是一種幻象的想法,宣稱:這個世界與它的外觀迥異,即使是最堅實的物體,也幾乎是虛空的。

如果我們壓縮地球,把虛空部分都去除,這時假設太空中有一座足球場,地球就可輕松納入其中。事實上,物理學家現在必須自問,那一團足球場大小的物質中,還留有多少空的空間?不過到了那個階段,「空間」和「物質」的定義就不再那麼清楚了。

毫無疑問,這種說法怎麼看都像是奇特的幻想!我們幾乎是坐著或站著在空的空間上面。我們人體也幾乎可說是虛空的。然而你讀的這本書摸起來很實在,而且用最虛空的手指,也穿不過最虛空的書頁。

真實世界與近代物理的連結

在這里以及很多其他例子里都一樣,近代物理總是好像與我們日常的感覺互相矛盾。如同我在前言中所說的,在這當中當溝通媒介的是化學。

化學一方面完全接受并利用基本物理學對世界的描述,但另一方面,也對我們所感受到的物質性狀,提供合理、有條理且不矛盾的敘述。

連接真實世界與近代物理的關鍵,在於原子的階層。大部分的時候,化學都把原子當成堅實的球體,原子以各種排列方式相黏,形成不同物質,構筑出我們的日常世界。

我們所體驗到的現象,不管是蠟燭火焰的光輝、晶體的成長、土司在烤面包機中烤得金黃、或者由單一細胞成長為人類,大多都可以用這些撞球般的原子,以不同的鍵接形式重新排列來說明。

但如果他們多半是虛空的,為什麼化學家可以把原子看成像撞球一樣堅實(那就是說,像撞球「表面上」看起來那麼堅實)?原子究竟像什麼呢?基本元素

希臘哲學家假設所有的物質,都是由少數幾種不同成分,以不同比例混合而成的。這些稱氣體為「元素」的物質,基本組成有四種:土壤、空氣、火和水。(亞理斯多德加上第個五元素──以太,為天體的組成成分,而中國的煉金術士則認為這五種元素分別是:金、木、水、火、土)。

到了17世紀,因為發現很多東西可再裂解成更基本的成分,所以博物學家認清了「四元素說」的不恰當。新的元素除了是不能再分解的基本物質外,也與土壤、空氣、火和水很不相同,而且數目遠遠超過了四種。

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